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技術(shù)專(zhuān)題
電路設計AC-DC電源
在電子設計中,有時(shí)我依賴(lài)經(jīng)驗,有時(shí)我接受具有良好指導方針會(huì )有所幫助。設計AC-DC電源是您要參考手冊或其他準則的情況之一。AC-DC電源存在很多風(fēng)險,容易出錯。因此,讓我們看一下我為您制定的指南。
什么是AC-DC電源?
開(kāi)關(guān)模式AC-DC電源。
幾乎每個(gè)低壓設備都需要電源才能正常工作。這些設備使用直流電壓工作,而這些電壓不能直接從建筑物和家中的交流電插座中獲得。AC-DC電源設計用于將交流市電轉換為低壓組件,并將其降低到安全且合適的直流水平。
AC-DC電源可以作為單獨的模塊存在,也可以包含在設備本身中。無(wú)論哪種方式,它們都通過(guò)將交流電壓轉換為所需的輸出電平,對正弦電壓進(jìn)行整流以及對峰值進(jìn)行平滑以提供線(xiàn)性,穩定的直流輸出來(lái)進(jìn)行操作。
AC-DC電源的類(lèi)型
在設計AC-DC電源之前,您必須了解眾多變化之間的差異。
隔離與非隔離
這種隔離式電源使用變壓器將交流電和直流電分開(kāi)。
使用隔離電源意味著(zhù)交流輸入與直流輸出在物理上是分開(kāi)的。但是,在輸入和輸出之間連接了非隔離或離線(xiàn)電源。如果需要考慮安全性,則需要選擇隔離的拓撲。
注意,將變壓器包含在隔離設計中會(huì )大大降低電源效率。非隔離電源可提高效率,但會(huì )降低安全性。
某些系統,例如醫療設備,需要強制使用隔離電源。非隔離電源可以在不太關(guān)鍵的應用中找到,例如照明和各種傳感器。
線(xiàn)性與開(kāi)關(guān)模式
線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)模式電源是指如何產(chǎn)生輸出電壓。在線(xiàn)性電源中,AC波形經(jīng)過(guò)整流,平滑并提供給DC負載。同時(shí),開(kāi)關(guān)電源通過(guò)PWM產(chǎn)生高頻電壓脈沖。
如果您需要低成本且“干凈”的電源,則需要使用線(xiàn)性電源。但是,線(xiàn)性電源效率不高,為重負載供電時(shí)很容易發(fā)熱。開(kāi)關(guān)電源在向負載傳輸功率方面效率更高,但因高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的噪聲而臭名昭著(zhù)。
降壓與升壓
您會(huì )經(jīng)常聽(tīng)到與電源相關(guān)的術(shù)語(yǔ)“降壓”和“升壓”。降壓拓撲表示降壓電源,而“升壓”電源將輸入轉換為更高的輸出電壓。
如果要從交流市電降壓到為低壓組件供電,則需要降壓型AC-DC電源。
AC-DC電源設計中的挑戰
電涌是AC-DC電源中的一個(gè)問(wèn)題。
低估AC-DC電源設計中的挑戰是錯誤的。這是您需要解決的一些常見(jiàn)問(wèn)題。
開(kāi)關(guān)噪聲
對于開(kāi)關(guān)電源,穩壓器不可避免地會(huì )引入噪聲。您需要控制噪聲并阻止它影響電源供電的敏感走線(xiàn)或組件。低通濾波器將抑制高頻噪聲。
涌動(dòng)
AC-DC電源容易受到來(lái)自交流電源的電涌或瞬變的影響。有一些標準(EN61000-4-4,EN61000-4-5)規定了電源如何響應此類(lèi)事件。為了保護電源,您需要使用諸如金屬氧化物壓敏電阻(MOV)和氣體放電管(GDT)之類(lèi)的組件。
過(guò)電流
AC-DC電源設計為在最大電流限制下運行。但是,在某些情況下,負載可能會(huì )吸收比允許的更大的電流,無(wú)論是否有意為之。您需要確保在發(fā)生短路或過(guò)電流時(shí)將電壓降低到零。某些電源被設計為在過(guò)電流保護啟動(dòng)之前的短時(shí)間內被驅動(dòng)以超過(guò)極限。